Одним з методів визначення зарядового стану швидко дифундують домішкових іонів є спостереження їх дрейфу в електричному полі Вперше такий експеримент був проведений на літії в германии Суть його полягає в наступному (рис 88) Дифундують домішка наноситься на поверхню германію p-Типу провідності короткочасним вплавленням її в поверхневий шар При цьому реалізується випадок «точкового» джерела з необмеженим запасом домішкових атомів – крапля, вплавлення в кристал і має радіус багато менший характерних відстаней дифузії Далі зразок прогрівається при заданій температурі T час t1 для формування чіткого фронту дифузії, що представляє собою півсферу радіуса r1 Потім зразок охолоджується до кімнатної температури, а вихідний джерело домішки віддаляється шліфуванням і спеціальним травленням Після травлення на поверхні зразка залишається лунка, концентрично з якою знаходиться диффузионная область, збагачена літієм, яка має провідність n-Типу Потім визначається положення p n-Переходу, розташованого на поверхні півсфери радіуса r1, з якої в подальшому піде дифузія Кордон p n-Переходу виявляється, наприклад, хімічним фарбуванням в спеціальному красітеле2 або електричним осадженням титанату барію Потім зразок поміщається в постійне електричне поле (напруженістю 1-10 В / см), а дифузію проводять при тій же температурі T , Що і перший раз Струм, який пропускається через зразок (1-10 A), одночасно використовується для його нагрівання Зважаючи на відсутність джерела подальша дифузія домішки відбувається аналогічно розглянутому вище нагоди дифузії з обмеженого джерела (рівняння (819)), тобто радіус півсфери збільшується за рахунок збіднення областей прилеглих до колишнього джерела Одночасно всі диффундирующие іони у відповідності зі своїм знаком заряду q дрейфуватимуть в електричному полі зі швидкістю Vін = μE, Де μ – ефективна рухливість іонів, повязана з їх коефіцієнтом дифузії співвідношенням Ейнштейна μ = (q/kT )D Таким чином, центр півсфери після відповідного прогріву переміститься в нове

2 Якщо зразок, в якому сформований p n-Перехід, занурити в спеціальний барвник і витримати на світлі кілька хвилини, то область p-Типу провідності буде мати колір, відмінний від кольору n-Типу провідності

Рис 88 Схема методу визначення заряду дифундуючих іонів (x – Зміщення в електричному полі r1 (без поля) і r2 (з полем) – радіуси p n-Переходів після прогрівання)

положення, що відстоїть від вихідного на відстань x = µEt

У разі літію зміщення плями в електричному полі виявилося спрямованим від «+» до «-» (від анода до катода), тобто повністю підтвердило знак заряду іонізованого донора Li + Крім того, досліди з літієм прямо довели справедливість співвідношення Ейнштейна для процесів дифузії і дрейфу іонів, а не тільки для електронів і дірок

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002